(57)【要約】  反射スペクトルの検出精度を向上させる。  リガンド１６を有する検出器１０と、白色光の発光を行う白色光源２０と、受光する光の分光強度を検出する分光器３０と、白色光源から検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路４１と検出器から分光器に白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路４２と白色光源から分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路４３とを有する光伝達部４０と、第一及び第二の光伝達経路による検出器での白色光の反射光の分光器への伝達を可能とする反射光受光状態と、第三の光伝達経路による白色光源から検出器への白色光の伝達を可能とする白色光受光状態とを切り換える切り換え部８０と、切り換え部と分光器とを制御して、白色光受光状態と反射光受光状態のそれぞれにおいて分光強度を検出する制御を行う制御部５０とを備えている。
2012014551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リガンドを有する検出器と、
白色光の発光を行う白色光源と、
受光する光の分光強度を検出する分光器と、
前記白色光源から前記検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路と、前記検出器から前記分光器に前記白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路と、前記白色光源から前記分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路とを有する光伝達部と、
前記第一及び第二の光伝達経路による前記検出器での白色光の反射光の前記分光器への伝達を可能とする反射光受光状態と、前記第三の光伝達経路による前記白色光源から前記検出器への白色光の伝達を可能とする白色光受光状態とを切り換える切り換え部と、
前記切り換え部と前記分光器とを制御して、前記白色光受光状態と前記反射光受光状態のそれぞれにおいて分光強度を検出する制御を行う制御部とを備えることを特徴とする分子間相互作用の検出装置。
【請求項２】
前記制御部の制御によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出部を備えることを特徴とする分子間相互作用の検出装置。
【請求項３】
前記切り換え部は、位置切り換えが行われる遮蔽体により、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記二又は第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能なシャッター機構であることを特徴とする請求項１又は２記載の分子間相互作用の検出装置。
【請求項４】
前記切り換え部は、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記二又は第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能な液晶フィルタであることを特徴とする請求項１又は２記載の分子間相互作用の検出装置。
【請求項５】
リガンドを有する検出器と、白色光の発光を行う白色光源と、受光する光の分光強度を検出する分光器と、前記白色光源から前記検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路と前記検出器から前記分光器に前記白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路と前記白色光源から前記分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路とを有する光伝達部とを備える検出装置を用いて分子間相互作用の検出を行う検出方法であって、
前記第一及び第二の光伝達経路により前記検出器での白色光の反射光を受光してその分光強度を前記分光器で検出する第１の検出工程と、
前記第１の検出工程に前後して、前記第三の光伝達経路により前記白色光源からの白色光を受光してその分光強度を前記分光器で検出する第２の検出工程と、
前記第１の検出工程と前記第２の検出工程によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出工程とを備えることを特徴とする分子間相互作用の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分子間相互作用の検出装置及び検出方法に関し、特に生体分子や有機高分子などの分子間相互作用を検出するための検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定は、一般的に、放射性物質や蛍光体などの標識を用いることで行われてきた。この標識には手間がかかり、特にタンパク質への標識は方法が煩雑な場合や標識によりタンパク質の性質が変化する場合があった。近年では、生体分子や有機高分子間の結合を、簡便に標識を用いることなく直接的に検出する手段として、光学薄膜の干渉色変化を利用したＲＩｆＳ方式（Reflectometric interference spectroscopy：反射型干渉分光法）が知られている。その基本原理は特許文献１や非特許文献１などに言及されている。【０００３】
ＲＩｆＳ方式について簡単に説明すると、この方式では、図１５Ａ〜Ｃに示す検出器１００が用いられる。図１５Ａに示すとおり、検出器１００は基板１０２を有しており、基板１０２上に光学薄膜１０４が設けられている。この状態の検出器１００に対し白色光を照射した場合、図１６に示すとおり、白色光そのものの分光強度は実線１０６で表され、その反射光の分光強度は実線１０８で表される。照射した白色光とその反射光との各分光強度から反射率を求めると、図１７に示すとおり、実線で表された反射スペクトル１１０が得られる。【０００４】
分子間相互作用を検出するにあたっては、図１５Ｂに示すとおり、光学薄膜１０４上にリガンド１２０が設けられる。光学薄膜１０４上にリガンド１２０を設けると、光学的厚さ１１２が変化して光路長が変化し、干渉波長も変化する。すなわち、反射光の分光強度分布のピーク位置がシフトし、その結果図１７に示すとおり、反射スペクトル１１０が反射スペクトル１２２（点線部参照）にシフトする。この状態において、検出器１００上にサンプル溶液を流し込むと、図１５Ｃに示すとおり、検出器１００のリガンド１２０とサンプル溶液中のアナライト１３０とが結合する。リガンド１２０とアナライト１３０とが結合すると、光学的厚さ１１２がさらに変化し、図１７に示すとおり、反射スペクトル１２２が反射スペクトル１３２（１点鎖線部参照）にシフトする。そして、反射スペクトル１２２のピーク波長（ボトムピーク波長）と反射スペクトル１３２のボトムピーク波長との変化量を検出することにより、分子間相互作用を検出することができるようになっている。【０００５】
ボトムピーク波長の変化の推移を経時的に観測すると、図１８に示すとおり、時点１４０において、リガンド１２０によるボトムピーク波長の変化を確認することができ、時点１４２において、リガンド１２０とアナライト１３０との結合によるボトムピーク波長の変化を確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８６０７３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Sandstrom et al, APPL.OPT., 24, 472, 1985
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記ＲＩｆＳ方式を利用した従来の分子間相互作用の測定装置は、一般に、反射光の検出を行う分光器が、光源から検出器の基板に反射された白色光を受光するようにその光の経路が形成されており、光源から直接的に白色光を受光する経路を備えていなかった。このため、反射スペクトルを求めるための基準となる白色光の分光強度の波長分布特性は、予め、装置組み立て調整時に測定したものをデータとして保有し（以下、基準データという）、実際の試験体検出時に基準データを読み出して反射スペクトルの算出に使用するのが実情である。
しかしながら、そのような予め用意された波長分布特性の基準データは、試験体検出時における光源の温度特性や経年劣化に対する光源強度の波長分布特性は加味されてはいないことから、当該基準データを用いて反射光の反射スペクトルを求めると光源の温度特性や経年劣化等の影響により、検出精度が低下すると言う問題が生じていた。【０００９】
本発明は、分子間相互作用の検出時においてその検出精度の向上を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の他の態様によれば、
リガンドを有する検出器と、
白色光の発光を行う白色光源と、
受光する光の分光強度を検出する分光器と、
前記白色光源から前記検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路と、前記検出器から前記分光器に前記白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路と、前記白色光源から前記分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路とを有する光伝達部と、
前記第一及び第二の光伝達経路による前記検出器での白色光の反射光の前記分光器への伝達を可能とする反射光受光状態と、前記第三の光伝達経路による前記白色光源から前記検出器への白色光の伝達を可能とする白色光受光状態とを切り換える切り換え部と、
前記切り換え部と前記分光器とを制御して、前記白色光受光状態と前記反射光受光状態のそれぞれにおいて分光強度を検出する制御を行う制御部とを備えることを特徴とする分子間相互作用の検出装置が提供される。【００１１】
また、前記検出装置は、前記制御部の制御によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出部を備えることができる。
さらに、前記検出装置の切り換え部は、位置切り換えが行われる遮蔽体により、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記二又は第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能なシャッター機構とすることができる。
或いは、前記検出装置の切り換え部は、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記二又は第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能な液晶フィルタとすることができる。【００１２】
また、本発明の一態様によれば、
リガンドを有する検出器と、白色光の発光を行う白色光源と、受光する光の分光強度を検出する分光器と、前記白色光源から前記検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路と前記検出器から前記分光器に前記白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路と前記白色光源から前記分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路とを有する光伝達部とを備える検出装置を用いて分子間相互作用の検出を行う検出方法であって、
前記第一及び第二の光伝達経路により前記検出器での白色光の反射光を受光してその分光強度を前記分光器で検出する第１の検出工程と、
前記第１の検出工程に前後して、前記第三の光伝達経路により前記白色光源からの白色光を受光してその分光強度を前記分光器で検出する第２の検出工程と、
前記第１の検出工程と前記第２の検出工程によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出工程とを備えることを特徴とする分子間相互作用の検出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光伝達部の第三の光伝達経路を用いて白色光源から分光器に白色光を伝達することができるので、検出器の反射光から分光強度を検出する際に、時を隔てることなく、基準となる白色光の分光強度も検出することができる。これにより、白色光源の温度変化や経年劣化の影響がほぼ等しい状態で白色光と反射光のそれぞれの分光強度を検出し、反射スペクトルを求めることができるため、計測精度を従来より向上させることが可能となる。【００１４】
また、検出装置の切り換え部として、遮蔽体を用いたシャッター機構とした場合には、非遮蔽状態には遮蔽体が光伝達経路に対して待避している状態にあるため、切り換え部の存在が光の伝達の妨げとならず、良好な光伝達を実現することが可能となる。【００１５】
また、検出装置の切り換え部として、液晶フィルタを用いる場合には、二つの光伝達経路の断面が複合的な構造を採る場合でも、任意の形状に応じた遮蔽領域を形成することができ、良好な光伝達経路の切り換えを実現することが可能である。
また、切り換えを行う二つの光伝達経路を離間して配置しなくとも、それぞれの光伝達経路の切り換えを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】分子間相互作用の検出装置の概略構成を示す図面である。
【図２Ａ】装置の上枠及びカバーを外して内部構成を見える状態とした検出装置の右側面図である。
【図２Ｂ】装置の上枠及びカバーを外して内部構成を見える状態とした検出装置の左側面図である。
【図３】分子間相互作用の検出装置のブロック構成図である。
【図４】検出器の概略構成を示す図面である。
【図５】第一の光ファイバと第二の光ファイバの結合された検出器側の端面を示す図面である。
【図６】第二の光ファイバと第三の光ファイバの結合された分光器側の端部を示す図面である。
【図７】白色光源及び切り換え部の構成を示す図面である。
【図８】検出装置が実行する分子間相互作用の検出方法の処理工程を概略的に示すフローチャートである。
【図９】リガンドとアナライトとの結合の様子を模式的に表した図面である。
【図１０Ａ】検出により得られた反射スペクトルの線図である。
【図１０Ｂ】反射スペクトルを近似した高次関数の線図である。
【図１１】第一の光ファイバ及び第三の光ファイバの途中に切り換え部を設けた例を示す図面である。
【図１２】液晶フィルタを用いた切り換え部を設けた例を示す図面である。
【図１３】第一の光ファイバ及び第三の光ファイバの途中に液晶フィルタを用いた切り換え部を設けた例を示す図面である。
【図１４】第二の光ファイバと第三の光ファイバとをプリズムを用いて分光器に接続した例を示す図面である。
【図１５Ａ】ＲＩｆＳ方式の概略を順番に説明した図面であり、基板上に光学薄膜が設けられた状態を示す。
【図１５Ｂ】ＲＩｆＳ方式の概略を順番に説明した図面であり、光学薄膜上にリガンドが設けられた状態を示す。
【図１５Ｃ】ＲＩｆＳ方式の概略を順番に説明した図面であり、リガンドとサンプル溶液中のアナライトとが結合した状態を示す。
【図１６】波長と分光強度との概略的な関係を示すスペクトル例である。
【図１７】波長と反射率との概略的な関係を示すスペクトル例である。
【図１８】ボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（分子間相互作用の検出装置の構成）
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態である分子間相互作用の検出装置１の構成を簡略的に図示した模式図、図２Ａは装置の上枠及びカバーを外して内部構成を見える状態とした検出装置１の右側面図、図２Ｂは左側面図、図３は検出装置１の機能ブロック図である。
図１乃至図３に示すように、検出装置１は、主に、検出器１０，白色光源２０，分光器３０，光伝達部４０，切り換え部８０，温度制御部９０，制御装置５０などから構成されている。
【００１８】
検出器１０は基本的にはセンサーチップ１２，フローセル１４から構成されている。
図４に示すとおり、センサーチップ１２は矩形状を呈したシリコン基板１２ａを有している。シリコン基板１２ａ上にはＳｉＮ膜１２ｂ（窒化シリコン）が蒸着されている。ＳｉＮ膜１２ｂは光学薄膜の一例である。
フローセル１４はシリコーンゴム製の透明な部材である。フローセル１４には溝１４ａが形成されている。フローセル１４をセンサーチップ１２に密着させると、密閉流路１４ｂが形成される（図１参照）。溝１４ａの両端部はフローセル１４の表面から露出しており、一方の端部が送液部１７に接続されてサンプル溶液が供給される流入口１４ｃとして機能し、他方の端部は廃液部１８に接続されてサンプル溶液の流出口１４ｄとして機能するようになっている。
また、フローセル１４の溝１４ａの底部にはリガンド１６が結合されている（図１参照）。
【００１９】
検出器１０では、センサーチップ１２に対しフローセル１４を貼り替え可能となっており、フローセル１４はディスポーザブル（使い捨て）使用が可能となっている。センサーチップ１２の表面には、シランカップリング剤などにより、表面修飾をおこなってもよく、この場合フローセル１４の貼り替えが容易となる。
【００２０】
図１に示すとおり、フローセル１４の上面であって密閉流路１４ｂの上方には後述する第一及び第二の光ファイバ４１，４２の端部端面が密着して設置されている。
第一の光ファイバ４１は、白色光源２０から発せられた白色光をフローセル１４まで導くためのものであり、白色光源２０が点灯すると、その白色光が第一の光ファイバ４１を介して密閉流路１４ｂを照射する。
第二の光ファイバ４２は、フローセル１４から分光器３０に光を導くためのものであり、白色光源２０の白色光が密閉流路１４ｂを照射した時の反射光を分光器３０に導いて検出することを可能としている。
【００２１】
温度制御部９０は、例えば、ペルチェ素子のような加温と冷却を行う温度調節素子と温度検出素子とからなり、これらは検出器１０に併設される。そして、制御装置５０が、後述するマイコン５２を通じて温度検出素子により検出器１０の温度を検出し、温度調節素子による加温又は冷却によって、設定温度となるように温度制御を実行する。
【００２２】
光伝達部４０は、白色光源２０からの白色光をフローセル１４の密閉流路１４ｂに導くための第一の光伝達経路としての第一の光ファイバ４１と、第一の光ファイバ４１からの白色光の照射による反射光をフローセル１の密閉流路１４ｂから分光器３０に導くための第二の光伝達経路としての第二の光ファイバ４２と、白色光源２０からの白色光を直接分光器３０に導くための第三の光伝達経路としての第三の光ファイバ４３とを備えている。
なお、上記「白色光を直接分光器３０に導く」とは、白色光源２０からの白色光がいずれかを経由して反射を行うことなく分光器３０まで導くことを意味する（光ファイバの内部反射は除く）。
上記各光ファイバ４１〜４３は、いずれも微細ファイバを束ねた構造となっている。
そして、第一の光ファイバ４１と第二の光ファイバ４２のフローセル１４側の端部は、図５に示すように、各々の微細ファイバが一つの束となるように複合的に寄り合わされている。即ち、第一の光ファイバ４１を構成する微細ファイバ４１ａは、フローセル１４側の端面において中央に分布し、第二の光ファイバ４２を構成する微細ファイバ４２ａは第一の光ファイバ４１の微細ファイバの束を取り囲むようにその周囲に分布している。なお、図５ではそれぞれの微細ファイバ４１ａ，４２ａを識別できるように第一の光ファイバ４１の微細ファイバのみ色彩を付して図示しているが実際にはいずれの微細ファイバ４１ａ，４２ａとも無色透明である。
【００２３】
上記第二の光ファイバ４２と第三の光ファイバ４３の分光器３０側の端部は、図６に示すように、当該分光器３０の受光を行う接続ポートに接続されている。分光器３０はその接続ポートを一つしか備えていないため、第二の光ファイバ４２と第三の光ファイバ４３とは、それぞれの端部を寄り合わせた状態で一体化して分光器３０に接続されている。
この分光器３０は、受光部で受光する光に含まれる一定の波長間隔ごとの光について光強度を検出し、分光強度として制御装置５０に出力する。
【００２４】
上記第一の光ファイバ４１と第三の光ファイバ４３の白色光源２０側の端部は、図７に示すように、当該白色光源２０の二つの接続ポート２３，２４にそれぞれ接続されている。
白色光源２０は、ハロゲンランプ２１と、これを格納する筐体２２とから構成されている。筐体２２には、前述したように、第一の光ファイバ４１と第三の光ファイバ４３とをそれぞれ接続するための接続ポート２３，２４が設けられている。
各接続ポート２３，２４に接続された各光ファイバ４１，４３はいずれもそれぞれの光入射端面がハロゲンランプ２１に対向するように配置されており、ハロゲンランプ２１と各光ファイバ４１，４３との間には、切り換え部８０が設けられている。
【００２５】
切り換え部８０は、第一の光ファイバ４１の入射端面を遮蔽する位置と第二の光ファイバ４２の入射端面を遮蔽する位置とに位置切り換えが行われる遮蔽体としてのシャッター板８１と、その駆動源となるステッピングモータ４２とから主に構成される。
シャッター板８１は、遮光性の高い素材からなる平板であり、上記二位置間を移動可能となるように図示しないガイド機構により保持されている。また、このシャッター板８１は、各光ファイバ４１，４３の入射端面を遮蔽する際に隙間を生じないようシールが施されており、密閉性を高めている。
また、ステッピングモータ４２とシャッター板８１との間には、ステッピングモータ４２の回転駆動を直動動作に変換する図示しない変換機構が設けられている。
なお、切り換え部８０の駆動源はステッピングモータ４２に限らず動作の制御が可能な他の種類のモータでも良いし、直動動作を行うエアシリンダやソレノイド等のアクチュエータでも良い。
【００２６】
切り換え部８０は、制御装置５０の制御指令に基づいてマイコン５２を介して動作制御が行われる。
切り換え部８０により、第三の光ファイバ４３の入射端面が遮蔽状態の時には、第一の光ファイバ４１を通じてフローセル１４の密閉流路１４ｂに白色光を照射することができ、さらに、その反射光を第二の光ファイバ４２を通じて分光器３０に伝達し、その分光強度を検出することができる。
また、切り換え部８０により、第一の光ファイバ４１の入射端面が遮蔽状態の時には、
第一の光ファイバ４１を通じて分光器３０に白色光を伝達することができ、その分光強度を検出することができる。
【００２７】
制御装置５０は、例えばＰＣ（Personal Computer）から構成され、オペレータから検出動作の実行の入力を受け付けて、検出装置１０への検出動作制御の実行指令を出力する。これにより、制御装置５０は、制御部として機能する。
また、制御装置５０は、分光器３０から基準となる白色光の分光強度や測定に基づく反射光の分光強度の検出データを受信し、これらに基づいて各波長帯域ごとの反射率を算出し、反射スペクトルを算出する。これにより、制御装置５０は、算出部として機能する。
【００２８】
図３に示すデータ通信部５１は、制御装置５０と分光器３０及びマイコン５２とを接続し、制御装置５０からの制御指令を分光器３０及びマイコン５２に伝達する。また、分光器３０の検出した分光強度データを制御装置５０側に送信する。
マイコン５２は、制御装置５０の制御指令に応じて白色光源２０の点灯と消灯を切り換える制御を行ったり、制御装置５０の設定温度指令に応じて温度制御部９０の温度制御を行ったり、制御装置５０の制御指令に応じて切り換え部８０のシャッター板８１の位置切り換え動作制御を実行する。
【００２９】
（分子間相互作用の検出方法）
次に、検出装置１を用いた分子間相互作用の検出方法について図８〜１０に基づいて説明する。図８は分子間相互作用の検出時の検出装置１の動作フローチャートである。
検出を行う際には予め検出器１０の暖気が行われる（ステップＳ１）。即ち、制御装置５０は、予め定めた設定温度となるようマイコン５２に指令を送り、マイコン５２は温度制御部９０の温度制御を実行する。
【００３０】
次に、暖気により検出器１０の温度が安定すると、制御装置５０はマイコン５２を通じて切り換え部８０のステッピングモータ８２を制御して第一の光ファイバ４１の入射端面を遮蔽するようにシャッター板８１の位置切り換え制御を実行する。これにより、白色光源２０の白色光を直接的に分光器３０に導くことができ、第三の光ファイバ４３による基準光の取得経路が確保される（ステップＳ３）。
そして、制御装置５０はマイコン５２を通じて、白色光源２０のハロゲンランプ２１を点灯させ、第三の光ファイバ４３を通じて白色光（基準光）が分光器３０に受光され、分光強度が検出される（ステップＳ５：第一の検出工程）。
【００３１】
制御装置５０は、基準光の分光強度データを受信し、最大値を示すいずれかの波長帯域での光強度が予め設定された設定レベル以上か否かを判定する（ステップＳ７）。これは、ハロゲンランプ２１の劣化による光量低下の有無を判定するための処理であり、例えば、光強度が使用開始当初の90パーセントまで程度まで低下したか否かの判定が行われる。
その結果、設定レベルに満たない時には、光源発光量エラーとして、検出処理を中止して終了する（ステップＳ９）。
【００３２】
一方、基準光が設定レベル以上の場合には、送液部１７からフローセル１４の密閉流路１４ｂに、アナライト６２を含むサンプル溶液６０が供給され、流入口１４ｃから密閉流路１４ｂを経て流出口１４ｄに流通される（図１参照）。アナライト６２とは、リガンド１６と特異的に結合する物質であり、検出しようとする目的の分子である。アナライト６２としては、例えばタンパク質，核酸，脂質，糖などの生体分子や、薬剤物質，内分泌錯乱化学物質などの生体分子と結合する外来物質などが使用される。
【００３３】
そして、フローセル１４にサンプル溶液が供給されると、制御装置５０はマイコン５２を通じて切り換え部８０のステッピングモータ８２を制御して第三の光ファイバ４３の入射端面を遮蔽するようにシャッター板８１の位置切り換え制御を実行する。これにより、第一の光ファイバ４１が白色光源２０の白色光をフローセル１４の密閉流路１４ｂに導いて照射する。そして、密閉流路１４ｂでの反射光が第二の光ファイバ４２により分光器３０まで伝達する。これにより、第一及び第二の光ファイバ４１，４２による測定光の取得経路が確保される（ステップＳ１１）。
次いで、第二の光ファイバ４２を通じて反射光（測定光）が分光器３０に受光され、分光強度が検出される（ステップＳ１３：第二の検出工程）。そして、この分光強度は制御装置５０に送信される。
【００３４】
次に、制御装置５０において、測定を継続するか判定を行い（ステップＳ１５）、継続しない場合には処理を終了する。かかる判定は、例えば、予め測定時間が設定され、当該測定時間が経過したか否かを判定しても良いし、測定の終了の入力を受けるまで測定を継続する設定として、測定終了の入力の有無を判定しても良い。
【００３５】
また、測定を継続する場合には、光源の温度特性や経年劣化等の影響により白色光（基準光）の分光強度に変化を生じ得る時間（光源再確認時間）が基準光の分光強度の取得時から経過したか否かを判定する（ステップＳ１７）。なお、光源再確認時間については制御装置５０に予め設定されている。
【００３６】
そして、光源再確認時間が経過していない時には、ステップＳ１３に処理を戻し、再び、反射光（測定光）に対する分光強度の測定が実行される。
また、光源再確認時間が経過した場合には、ステップＳ３に処理を戻し、切り換え部８０によって第一の光ファイバ４１の遮蔽状態に切り換えられ、白色光（基準光）についての分光強度が再び検出される。
【００３７】
図８に示すフローチャートの動作制御を実行することにより、制御装置５０は、基準光の分光強度データと測定光の分光強度データを取得する。
そして、制御装置５０は、白色光（基準光）の分光強度と反射光（測定光）の分光強度とにより、同一の波長帯域ごとに測定光の光強度を基準光の測定強度で除算することで各波長ごとに反射率を求めて反射スペクトルを算出することができる。
【００３８】
また、フローセル１４の密閉流路１４ｂにサンプル溶液が供給されると、図９に示すように、サンプル溶液６０中のアナライト６２がリガンド１６と結合して、光学的厚さ７０が変化し、干渉色（分光器３０による検出強度が最も小さくなる波長）が変化する。
制御装置５０では、分光器３０による検出結果を受けてアナライト６２とリガンド１６との結合前後での反射スペクトルの各ボトムピーク波長λｂｏｔｔｏｍを算出・特定する。
【００３９】
測定により取得した基準光の分光強度データと測定光の分光強度データから反射スペクトル７２を算出した場合、その波形は微小な凹凸が繰り返されるような不規則な形状を呈しており、ボトムピーク波長λｂｏｔｔｏｍを算出・特定するのが困難な状態となっている（図１０Ａ）。
従って、反射スペクトル７２を２０次程度の高次関数で近似し、図１０Ｂに示すとおり、反射スペクトル７２の波形を滑らかにする。当該近似は公知のいずれの手法によるものであってもよく、例えば線形の関数と擬似ｖｏｉｇｔ関数の和で実現することができる。
そして、かかる高次多項式からその解（最小値）を求めて、これをボトムピーク値として特定する。
【００４０】
また、制御装置５０は、繰り返される計測により、周期的に基準光の分光強度データと測定光の分光強度データを取得する。そして、これにより、周期的に反射スペクトルを算出し、さらに、そのボトムピーク波長λｂｏｔｔｏｍを算出して、時系列的な変化を記録する。
【００４１】
（実施形態における効果）
以上のように、分子間相互作用の検出装置１では、光伝達部４０の第三の光ファイバ４３を用いて白色光源２０から分光器３０に白色光を伝達することができるので、検出器１０の反射光から分光強度を検出する際に、時を隔てることなく、基準となる白色光の分光強度も検出することができる。これにより、白色光源２０の温度変化や経年劣化の影響がほぼ等しい状態で白色光（基準光）と反射光（測定光）のそれぞれの分光強度を検出し、制御装置５０において、反射スペクトルを求めることができるため、計測精度をより向上させることが可能となる。
【００４２】
また、切り換え部８０がシャッター機構であるため、それぞれの光ファイバ４１，４３を遮蔽していない時にはその入射端面からシャッター板８１が待避しているため、入射光を減衰させるものが存在せず、良好な光伝達を実現することが可能となる。
【００４３】
（切り換え部の他の例［１］）
前述した切り換え部８０の配置は白色光源２０に限定されるものではない。切り換え部は、第一及び第二の光ファイバ４１，４２による検出器１０での白色光の反射光の分光器３０への伝達を可能とする反射光受光状態と第三の光ファイバ４３による白色光源２０から検出器１０への白色光の伝達を可能とする白色光受光状態とを切り換えることが可能であればよく、このため、第一の光ファイバ４１及び第三の光ファイバ４３の途中、第二の光ファイバ４２及び第三の光ファイバ４３の途中又は第二の光ファイバ４２及び第三の光ファイバ４３と分光器３０との間に切り換え部８０を設けても良い。
図１１は、第一の光ファイバ４１及び第三の光ファイバ４３の途中に切り換え部８０を設けた例を示している。この場合、分割された第一の光ファイバ４１及び第三の光ファイバ４３の間にシャッター板８１が挟み込まれるように配置され、各光ファイバ４１，４３の端面とシャッター板８１との間には隙間からの光の侵入が生じないようにシールされている。
切り換え部８０をこのように配置する場合、白色光源２０の筐体２２に接続ポート２３が一つしか設けられていない場合でも、第一の光ファイバ４１と第三の光ファイバ４３を寄り合わせて結合させた状態で接続ポート２３に接続することが可能となる。なお、このように光ファイバの途中に切り換え部８０を設ける場合には、各光ファイバの端面の隙間からの外部の光の侵入を防止するために筐体８３を設けることが望ましい。
【００４４】
（切り換え部の他の例［２］）
また、シャッター機構を利用する切り換え部８０に限らず、図１２に示すような液晶フィルタ８１Ａを利用した切り換え部８０Ａを利用しても良い。
この切り換え部８０Ａは、白色光源２０の筐体２２内に配置され、二つの光ファイバ４１，４３の入射端面に密接配置した液晶フィルタ８１Ａとその駆動回路８２Ａとを備えている。液晶フィルタは、第一の光ファイバ４１の入射端面と第三の光ファイバ４３の入射端面とを覆う二つの遮蔽エリアを有し、各遮蔽エリアの光透過状態と遮蔽状態とを駆動回路８２Ａの動作信号に応じて切り換えることが可能となっている。また、駆動回路８２Ａは、マイコン５２の制御の下で、液晶フィルタ８１Ａの切り換え駆動を行うようになっている。
液晶フィルタ８１Ａを利用する場合、部材の移動動作を不要とすることができるので、動作による隙間などが生じにくく、高い遮光性を実現することができる。従って、二つの光ファイバ４１，４３をより近接配置することが可能となり、切り換え部８０Ａの小型化を図ることが可能となる。また、遮光するエリアの形状に任意に製造することができ、図５の例のようにそれぞれの光ファイバ４１，４３を構成する微細ファイバを複合的に寄り合わされた場合でも、光ファイバ４１，４３それぞれの微細ファイバの分布に応じた遮蔽エリアを形成することが可能である。
【００４５】
また、液晶フィルタ８１Ａを利用する切り換え部８０Ａも、第一の光ファイバ４１及び第三の光ファイバ４３の途中、第二の光ファイバ４２及び第三の光ファイバ４３の途中又は第二の光ファイバ４２及び第三の光ファイバ４３と分光器３０との間に切り換え部８０を設けても良い。
図１３は第一の光ファイバ４１及び第三の光ファイバ４３の途中に切り換え部８０Ａを設けた例を示している。この場合、分割された第一の光ファイバ４１及び第三の光ファイバ４３の間に液晶フィルタ８１Ａが挟み込まれるように配置され、各光ファイバ４１，４３の端面と液晶フィルタ８１Ａとの間には隙間からの光の侵入が内容にシールされている。また、この場合も、各光ファイバの端面の隙間からの外部の光の侵入を防止するために筐体８３Ａを設けることが望ましい。
【００４６】
（第二及び第三の光ファイバと分光器との他の接続例）
前述した図６の例では、第二の光ファイバ４２と第三の光ファイバ４３とを寄り合わせて同時に分光器３０に接続したが、接続方法としてはこれに限るものではない。
例えば、図１４に示すように、内部に反射面を有するプリズム３１を利用して、一方の光ファイバ４３（４２でも良い）からの光を直進透過可能として分光器３０に導き、他方の光ファイバ４２（４３でも良い）からの光を反射面で反射させることで分光器３０に導くように各光ファイバ４２，４３を接続しても良い。図６の例では、第二の光ファイバ４２と第三の光ファイバ４３とが分光器３０の受光面における異なる部分に光が受光することとなるが、上記プリズムを利用する場合には、いずれの光ファイバ４２，４３も分光器３０の受光面における同一部分に光を受光させることができ、検出状態の均一化を図ることを可能とする。
【符号の説明】
【００４７】
１  検出装置
１０  検出器
１２  センサーチップ
１４  フローセル
１６  リガンド
２０  白色光源
３０  分光器
４０  光伝達部
４１  第一の光ファイバ（第一の光伝達経路）
４２  第二の光ファイバ（第二の光伝達経路）
４３  第三の光ファイバ（第三の光伝達経路）
５０  制御装置（制御部、算出部）
６０  サンプル溶液
６２  アナライト
７２  反射スペクトル
８０，８０Ａ  切り換え部
８１  シャッター板（遮蔽体）
８１Ａ  液晶フィルタ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月28日(2012.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、前記検出装置は、前記制御部の制御によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出部を備えることができる。
さらに、前記検出装置の切り換え部は、位置切り換えが行われる遮蔽体により、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能なシャッター機構とすることができる。
或いは、前記検出装置の切り換え部は、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能な液晶フィルタとすることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リガンドを有する検出器と、
白色光の発光を行う白色光源と、
受光する光の分光強度を検出する分光器と、
前記白色光源から前記検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路と、前記検出器から前記分光器に前記白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路と、前記白色光源から前記分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路とを有する光伝達部と、
前記第一及び第二の光伝達経路による前記検出器での白色光の反射光の前記分光器への伝達を可能とする反射光受光状態と、前記第三の光伝達経路による前記白色光源から前記検出器への白色光の伝達を可能とする白色光受光状態とを切り換える切り換え部と、
前記切り換え部と前記分光器とを制御して、前記白色光受光状態と前記反射光受光状態のそれぞれにおいて分光強度を検出する制御を行う制御部とを備えることを特徴とする分子間相互作用の検出装置。
【請求項２】
前記制御部の制御によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出部を備えることを特徴とする請求項１記載の分子間相互作用の検出装置。
【請求項３】
前記切り換え部は、位置切り換えが行われる遮蔽体により、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能なシャッター機構であることを特徴とする請求項１又は２記載の分子間相互作用の検出装置。
【請求項４】
前記切り換え部は、前記第一の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態と、前記第三の光伝達経路による光伝達の遮蔽状態とを選択的に切り換え可能な液晶フィルタであることを特徴とする請求項１又は２記載の分子間相互作用の検出装置。
【請求項５】
リガンドを有する検出器と、白色光の発光を行う白色光源と、受光する光の分光強度を検出する分光器と、前記白色光源から前記検出器に白色光を伝達する第一の光伝達経路と前記検出器から前記分光器に前記白色光の反射光を伝達する第二の光伝達経路と前記白色光源から前記分光器に白色光を伝達する第三の光伝達経路とを有する光伝達部とを備える検出装置を用いて分子間相互作用の検出を行う検出方法であって、
前記第一及び第二の光伝達経路により前記検出器での白色光の反射光を受光してその分光強度を前記分光器で検出する第１の検出工程と、
前記第１の検出工程に前後して、前記第三の光伝達経路により前記白色光源からの白色光を受光してその分光強度を前記分光器で検出する第２の検出工程と、
前記第１の検出工程と前記第２の検出工程によって得られた前記白色光の分光強度と前記反射光の分光強度とに基づいて、一定の波長間隔ごとの反射率を算出して反射スペクトルを求める算出工程とを備えることを特徴とする分子間相互作用の検出方法。
【国際調査報告】
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